수지 혼합물로부터 열가소성 수지를 재생하는 방법 및 장치 document_id A220623073434

오늘날 합성수지를 주원료로 사용하는 각종 석유화학제품이 산업 전분야에 광범위하게 대량으로 사용되고 있고, 이에 따라 합성수지 폐기물이 대량으로 배출되고 있다. 이러한 합성수지 폐기물은 분해되거나 썩지 않는 성질로 인해 매립시에는 토양을 오염시키고 소각시에는 각종 중금속의 배출과 유독가스의 발생으로 대기를 오염시킬 뿐만 아니라 인체에도 악영향을 미친다. 따라서, 이러한 합성수지 폐기물을 경제적이고 친환경적으로 재생하는 방법이 절실히 요구되고 있다. 합성수지 폐기물 중에서도 그 처리가 힘든 합성수지중 하나로서 농업용 멀칭 필름을 들 수 있다. 멀칭 필름은 경작지에 깔아 토양의 수분 손실 방지, 잡초의 생성 억제 등의 목적으로 현재 늘리 사용되고 있다. 그런데, 멀칭 필름은 경작지에 깔아 설치하기 때문에 멀칭 필름에는 흙이 다량 부착되어 있고, 이 흙은 마치 코팅된 것처럼 멀칭 필름의 표면에 강하게 부착되어 있어 멀칭 필름으로부터 흙을 제거하기가 용이하지 않다. 현재 일반적으로 사용되고 있는 멀칭 필름을 재생하는 방법은 한국 공개특허 제2002-0034653호에 개시되어 있다. 상기 특허문헌에 의하면, 종래의 멀칭 필름의 재생방법은 다음과 같다. 먼저, 수거된 멀칭 필름을 파쇄기에 넣어 일정 크기로 파쇄하고, 파쇄된 멀칭 필름을 세탁조에 물과 함께 투입하여 멀칭 필름에 붙어 있는 흙 등의 불순물을 제거한다. 불순물이 제거된 멀칭 필름을 탈수조에 투입하여 탈수시키고, 탈수된 멀칭 필름을 용융압출기에 투입하여 히터열로 용융시키면서 일측으로 배출시킨다. 용융된 멀칭 필름을 소정 직경의 구멍으로 압출시키면서 커팅장치로 소정 크기로 절단한다. 소정 크기로 절단된 멀칭 필름은 서로 접착되므로 냉각조에 투입하여 물로 냉각시킨 후 다시 탈수조에 투입하여 물을 탈수시킴으로써 펠렛(pellet)을 제조한다. 그러나, 이러한 종래의 멀칭 필름 재생방법은 멀칭 필름을 세척할 때 물을 사용하게 되므로 수질을 오염시키게 되는 문제점이 있었다. 또한, 상술한 바와 같이 멀칭 필름에는 흙이 견고하게 부착되어 있어 멀칭 필름을 물로 세척하여도 깨끗하게 세척되지 않고, 따라서 흙(불순물)의 존재로 인해 멀칭 필름으로부터 펠렛을 제조하기가 매우 어려웠다. 한편, 현재 식품 포장지로서 일반적으로 다층 필름이 사용되고 있다. 이 포장용 다층 필름은 방습, 자외선으로부터 식품 보호 등의 목적으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리에틸렌(polyethylene, PE) 등의 열가소성 수지로 제조된 필름과 이들 필름에 코팅된 금속(통상 알루미늄)으로 이루어져 있다. 이러한 다층 필름이 식품의 포장용으로 사용되는 경우, 여러 단계의 적층공정과 그라비아 인쇄 등의 인쇄공정이 수행된다. 각각의 적층공정 또는 인쇄공정중에 불량품이 발생할 수 있는데, 이러한 불량품은 대부분 폐기되고 있다. 폐기된 포장용 다층필름은 특별한 처리없이 일부 재활용되나, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(PP)과 폴리에틸렌(PE) 성분이 다양한 비율로 혼합되어 있고, 또한 코팅된 금속(알루미늄)층 때문에 재생이 어렵고 물성이 열악하여 저급 수지 제품으로만 제한적으로 이용되고 있다. 또한, 대부분의 가정에서 발생하는 포장용 다층 필름 폐기물은 재활용되지 못하고, 소각이나 매립 등의 방법으로 폐기되고 있는 실정이다. 포장용 다층 필름의 주성분인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE)의 세가지 수지의 경우 폴리프로필렌, 폴리에틸렌은 분자구조가 비슷하여 상호간에 상용성이 있어서 어느 정도 서로 섞이며 혼합물의 물성도 좋다. 그러나 폴리에틸렌(PE)과 폴리프로필렌(PP)는 모두 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와는 상용성이 없어서 서로 섞이지 않으며 혼합물의 물성도 열악하다. 따라서, 폴리에틸렌(PE)과 폴리프로필렌(PP)을 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 서로 분리하고, 불순물인 알루미늄을 이들 수지로부터 분리하는 것은 각각의 수지를 재활용하기 위하여 매우 중요하다. 한국특허 제528646호는 포장용 다층 필름의 재생방법을 기술하고 있다. 상기 특허문헌에 따르면, 포장용 다층 필름 재생방법은 알루미늄의 선택적인 용해단계, 비중차이를 이용한 분리단계, 용융점 차이에 의한 선택적인 압출단계 및 유기용매에 의한 선택적인 용해단계를 이용하는 것을 특징으로 하고 있다. 그러나, 상기 포장용 다층 필름의 재생방법은 알루미늄을 화학 용제를 이용하여 처리하기 때문에 공정이 복잡하고 처리비용이 많이 들어 경제적이지 못하다.